(6) Temperatur

Meteorologie und Klimaphysik

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Temperatur

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„Die ganze Wärmelehre lässt sich in einem kurzen Satz zusammen-fassen: Wärme ist ungeordnete Molekülbewegung“ (Gerthsen - Physik).aber auch:„Leider ist die Darstellung der Wärmelehre eine mißliche Aufgabe“ (R. W. Pohl - Wärmelehre)

Wärme ist ungeordnete Molekülbewegung.

Wärmeenergie ist die kinetische Energie dieser Bewegung.

Temperatur ist ein lineares Maß für den Mittelwert dieser Energie.

Die Temperatur ist die wichtigste (aber nicht die einzig wichtige) meteorologische Kenngröße (Stichwort „Globale Erwärmung“).

Einheiten der Temperatur sind Kelvin (per Gesetz), Celsius (erlaubt), Fahrenheit (verboten).

Temperatur

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Die Celsius-Skala (nach dem schwedischen Astronomen Anders Celsius) orientiert sich an den Eigenschaften von Wasser (bei „Normaldruck“). Celsius setzte ursprünglich 100 Grad (von lat. gradus = Schritt) für den Gefrierpunkt und 0 Grad für den Siedepunkt an, inzwischen macht man es genau umgekehrt.

Die Kelvin-Skala (nach dem in Belfast gebürtigen Physiker William Thomson, bekannter als Lord Kelvin of Largs) benützt die gleiche Schrittweite, der Nullpunkt ist aber der absolute Nullpunkt.

K2 7 3 .1 5C0

Ein Temperaturunterschied von 1 K ist also (prinzipiell) gleich einem von 1 °C. Laut DIN sollte man aber auch hier „Kelvin“ verwenden. Ein Temperaturanstieg von 2 – 3 K entspricht „nur“ einer Änderung von etwa 1 % (!).

Temperatur

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Die Fahrenheit-Skala ist fürchterlich unpraktisch, hält sich in den USA aber hartnäckig. Zur Ehrenrettung von Daniel Gabriel Fahrenheit muss man erwähnen, dass er das erste funktionierende Quecksilber-thermometer entwickelt hat. Um (vermeintlich) negative Werte zu vermeiden, setzte er den Gefrierpunkt des Wassers auf 32 °F, damit hätte es auch im strengen Winter 1708/09 in seiner Heimatstadt keine negativen Werte gegeben. Die „Körpertemperatur eines gesunden Menschen“ wurde ursprünglich mit 96 °F definiert (mittlerweile: Siedepunkt des Wassers bei 212 °F).

3 2C1 .8F 5 /93 2 )FC (

Bei 0 °F passiert – nichts, bei 100 °F passiert – nichts. Anders lautenden Gerüchten zum trotz ist 100 °F nicht die normale Körpertemperatur eines Menschen (ausprobieren).–40 ° ist in beiden Einheiten gleich (auch ausprobieren).

Celsius vs. Fahrenheit

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Unerwartete Hilfe beim Umrechnen von Fahrenheit in Celsius bietet die U-Bahn-Linie Nr. 6 in New York, NY, unter der Lexington Avenue. Quellen: www.confidentspeech.com/culture_temperature.htm, wirednewyork.com, mit besonderem Dank an Jakob Schwarz.

Die Lufttemperatur

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„Temperatur“ meint in der Meteorologie sehr häufig die bodennahe Luft-temperatur, sie wird in einer (weiß gestrichenen) „Englischen Hütte“ 2 m über Grund gemessen.

Es ist also nicht wirklich eine „Temperatur im Schatten“ (und eine „Temperatur in der Sonne“ gibt es sowieso nicht – damit das auch einmal gesagt ist).Bildquelle: UF

Im Bereich der Ozeane ist aber üblicherweise die Oberflächentemperatur des Wassers, die „Sea Surface Temperature“ (SST) gemeint.

Messung der Temperatur

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Bei einem Flüssigkeits-thermometer macht man sich die Temperatur-abhängige Ausdehnung zunutze. „Klassische“ Stationsthermometer sind Quecksilberthermometer

Auch die (optisch sehr ähnlichen) Maximum-thermometer verwenden Quecksilber. Bei sinkender Temperatur reißt der Hg-Faden an einer Engstelle ab (wie bei einem Fieber-Thermometer).

Bildquelle: W & K

Messung der Temperatur

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Bei Thermographen werden (bzw. wurden) Bimetallthermometer eingesetzt, bei denen man die unterschiedliche Ausdehnung zweier miteinander verbundener Metallstreifen benutzt. Über Hebel wird die Ver-formung des Metalls ver-stärkt.

Bildquelle: W & K

Beim (waagrecht gelagerten) Minimumthermometer verwendet man üblicherweise Alkohol (Hg gefriert bei –38.8 °C). Bei sinkender Temperatur nimmt die Oberflächenspannung ein in der Kapillare liegendes Glasstäbchen mit. Bei T-Anstieg kann die Thermometerflüssigkeit aber herum strömen.

Messung der Temperatur

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Die Temperatur-Abhängig-keit des elektrische Wider-standes wird beim Widerstandsthermometerausgenutzt.Bei Platin-Draht steigt der Widerstand in sehr guter Näherung linear mit der Temperatur.

Bildquelle: W & K

Messung der Temperatur

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Ein Beitrag zur Glaubwürdigkeit von Messwerten (mit besonderem Dank an D. Baumgartner). Digitale Anzeigen erwecken zwar oft den Eindruck größerer Genauigkeit, das Ergebnis kann aber genauso gut so aussehen:

„Wetterwerte“ einer Funk-Wetterstation auf der Gerlitzen, Kärnten, 26.9.2001

Extreme Temperaturen

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Tiefe Temperaturen

Graz –23.7 °C (24.1.1903 und 3.2.1929)Österreich –37.2 °C (Sonnblick, 1.1.1905); –36.6 °C (Zwettl, 11.2.1929)Erde –89.2 °C (Vostok – Antarktis, 21.7.1983)

–67.8 °C (Oimjakon – Sibirien, 6.2.1933 bzw. Werchojansk – Sibirien, 5.2.1892)

Hohe Temperaturen

Graz +38.1 °C (29.7. und 8.8.2013, davor: 37.1 °C am 5.7.1950)Österreich +40.5 °C (Bad Deutsch-Altenburg, 8.8.2013)Erde +56.7 °C (Furnace Creek, Death Valley, CA, USA, 10.7.1913)

Achtung: Der Wert von +57.8 °C (Al Aziziyah – Libyen, 13.9.1922) wird von der WMO nicht mehr anerkannt (http://wmo.asu.edu/)

Extreme Temperaturen

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Im WegenerNet Stationsnetz wurde am 8. 8. 2013 an der Station 122 am Gleichenberger Kogel sogar ein Temperatur-Maximum von 40.8 °C gemessen (an der Station 17, Schützing – Kollerberg waren es 40.4 °C).(www.wegenernet.org – mit Dank an Jürgen Fuchsberger).

Mittlere Lufttemperatur

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Seit Ende des 19. Jhdt. ist die globale Mitteltemperatur um 0.8 °C gestiegen (Bild: NASA-GISS). Insbesondere der Anstieg der letzten ~40 Jahre von ca. 0.6 °C ist ohne menschlichen Einfluss nicht erklärbar.

Globaler Temperaturanstieg

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Das Jahre 2014 war das wärmste seit Beginn der Messungen – 2015 wird

sogar noch wärmer

Für die Schwankungen von Jahr zu Jahr sind insbesondre explosive Vulkanausbrüche (z.B. Pinatubo, 1991) und El Niño (z.B. 1998) bzw. La Niña (z.B. 1999 und 2000) verantwortlich. Derzeit entwickelt sich ein besonders starker El Niño …

Globaler Temperaturanstieg

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Auch in Ö war 2014 war das

wärmste Jahr seit

Messbeginn (HISTALP-

Daten, ZAMG)

Temperaturanstieg in Österreich

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Seit Ende des 19. Jhdt. ist die Mitteltemperatur in Österreich sogar um fast 2 °C gestiegen (Daten bis 2012, Bild: R. Böhm, aus Auer und Foelsche, 2014). Der Anstieg der letzten ~30 Jahre macht hier etwa 1 °C aus.

Temperaturanstieg in Österreich

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Die Daten der Station Graz-Universität (seit 1891 am aktuellen Uni-Standort) reichen bis 1837 zurück – auch hier war 2014 das wärmste Jahr.

Temperaturanstieg in Graz

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Frosttage sind Tage mit Tmin < 0 °CEistage sind Tage mit Tmax < 0 °C

Sommertage sind Tage mit Tmax ≥ 25 °CHeiße Tage bzw.Tropentage sind Tage mit Tmax ≥ 30 °C

In der Normalperiode 1961-1990 gab es in Graz im Mittel knapp4 Tropentage, in den letzten 10 Jahren (2006-2015) waren es im Mittel 19 (!)(Grafik: UF).

Ereignistage

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